1、 年 月 第 卷第 期收稿日期：基金项目：云南省教育厅科学研究基金（编号：）作者简介：王晨阳（），男，硕士，主要从事景观生态保护与修复研究。通讯作者：刘嘉纬（），女，硕士，副教授，主要从事城乡规划与风景园林研究。基于土地利用变化的昆明市生境质量演变研究基于土地利用变化的昆明市生境质量演变研究王晨阳，刘嘉纬，张家礼，易佳伶（西南林业大学 园林园艺学院，云南 昆明 ；云南师范大学地理学部，云南 昆明 ）摘要：生境质量反映生态系统为物种维持生存与发展提供适宜条件的能力水平，是区域生物多样性水平和生态系统服务功能的重要表征。土地利用变化会导致生境质量变化，研究长时序下土地利用变化引起的生境质量演变规律
2、对维护区域生态系统平衡及生物多样性保护有较高的参考价值。基于土地利用变化情况，使用 模型对昆明市 年、年及 年生境质量演变特征进行了分析。结果表明：研究期间，昆明市建设用地呈扩张趋势，耕地、林地、草地面积逐年缩减，耕地、林地及草地间转换明显，最终向建设用地转化。从时间上看，低质量生境面积占比逐年上升且变化幅度较大，高质量、较高质量及中质量生境占比呈下降趋势，生境质量变化与土地利用变化关系密切。从空间上看，昆明市生境以中质量生境为主，北部生境质量整体高于南部，建设用地扩张等人为活动影响使得昆明市南部生境质量下降，较低生境质量面积向外围蔓延。关键词：土地利用；生境质量；模型；昆明市中图分类号：文献
3、标识码：文章编号：（），（，；，）：，：，；，：；引言生境质量反映生态系统为物种及种群生存与发展提供适宜生存条件的能力水平，是区域生物多样性水平和生态系统服务功能的重要表征。近年来，社会经济发展及人口增长使土地利用需求增加，土地利用DOI:10.16663/ki.lskj.2022.24.020王晨阳，等：基于土地利用变化的昆明市生境质量演变研究生态文明建设：自然与生态强度及土地利用方式改变，造成生境斑块格局改变，阻碍了区域物质能量流动的循环过程，导致生态系统服务功能退化、生物多样性水平降低。因此，开展基于长时序下土地利用变化下的生境质量评估研究，有利于分析土地利用对生境质量变化的影响及其演变
4、规律，从而协调土地利用与生境质量提升间的关系，缓解人地矛盾造成的生境质量退化，促进区域可持续发展。昆明是云南省的重点发展地区，也是长江经济带上游地区重要的绿色生态屏障，研究昆明市土地利用变化下生境质量的变化，对维持长江经济带的生态建设有重要意义。模型因数据获取简单、评估体系完善且空间分析能力较强而被广泛应用于区域生境质量评估研究中，其生境质量模块通过建立生境类型与威胁因子的相关关系，计算基于自然本底条件下威胁因子对生境类型综合作用的生境质量指数及生境退化程度，从而反映生境质量状况。从研究尺度来看，部分学者以区域生物多样性保护为视角展开生境质量综合评价，研究成果主要集中于流域、省域，、市域及自然
5、保护区方面；从研究内容来看，生境质量评估逐渐成为近年来衡量城市扩张的重要工具，部分学者基于 生境质量评估识别生境源地进行生境网络构建相关研究，多数研究基于土地利用变化情况，通过评估长时序生境质量，揭示生境质量时空演化过程，为分析区域生境演变过程、制定生态保护政策、权衡生态环境保护与土地资源可持续利用的关系提供参考。昆明市相关研究中，研究人员针对生态系统服务功能、生态系统识别与评价、空间冲突测度 等方面开展研究，缺乏基于土地利用变化下的长时序生境质量演变研究。研究基于 、年三期土地利用数据，分析 年昆明市域土地利用变化情况，并运用 模型评估其生境质量，分析土地利用变化与生境质量动态演变的空间异质
6、性规律，揭示土地利用变化对生境质量的影响，研究结果以期为昆明市土地资源合理调控利用及生态环境保护规划提供参考。研究区概况昆明市位于 和 之间，行政区划面积 ，下辖区县及个县级市。地处云贵高原中部，分属长江、珠江、红河三大水系，属低纬度高原山地季风气候，以山地、坝区及 河 谷 为 主 要 地 貌 类 型，大 部 分 区 域 海 拔 在 之间，地势总体由北向南逐渐低缓，地形复杂多变，北部多山地，地形崎岖，海拔落差较大，南部相对平坦，复杂多样的地形地貌及气候条件造就了昆明市丰富的生物多样性。现有各级各类保护区处，国家级森林公园个，省级以上水源保护地个。年间，昆明市人口增长了 ，增长了 ，人类活动加剧
7、导致土地利用强度增大。数据与研究方法 数据来源研究使用分辨率为 的云南省 、年土地利用类型数据来源于中科院资源环境科学与数据中心（：），依据 土地利用现状分类（）分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地类。道路及铁路数据来源于全国地理信息资源目录服务系统（：）。各类数据重采样投影坐标为 。研究方法 土地利用变化使用 空间分析模块，对 、年三期土地利用数据进行叠加分析，得到研究区土地利用转移矩阵，分析不同地类间流转情况。生境质量评估 模型内置的生境质量评估模块，通过土地利用变化情况，模拟人类活动对研究区生境影响程度，定量评估研究区生境质量指数及生境退化程度，其中，生境质量指数能够反映环境为
8、物种提供资源及生存、繁衍的能力大小。输入土地利用类型，设置威胁源对土地类型的影响距离、影响权重及土地类型对威胁源敏感度等参数，评估生境类型适宜性指数，从而得出值域的生境质量指数，指数值域越靠近，则生境质量越好。研究参考 模型手册及前人研究设置参数，将耕地、建设用地及未利用地作为威胁因子（表、）。模型运算公式如下：（）（）式（）中，为土地利用类型中的栅格的生境质量；为半饱和常数；为土地利用类型的生境适宜度；是某种土地利用代表的生境类型中栅格的生境总威胁水平。满足如下公式：（）（）式（）中，为威胁源个数，代表威胁源的权重，表示威胁源对生境类型的相对破坏性；表示威胁源图层在土地利用类型数据上的栅格个
9、数；是土地利用数据每个栅格上威胁源的个数；为栅格的阈值的可达性水平，表示栅格的最大可达性；是土地利用数据对威胁源的敏感程度，该 年 月绿 色 科 技（）第 期值越接近则表示越敏感；是栅格中威胁源对栅格生境威胁作用的影响距离，满足以下公式：（）（）（）（）式（）、（）中，是栅格与栅格之间的直线距离，是威胁源对生境类型的最大影响距离。表威胁因子属性威胁源最大影响距离 权重衰减类型水田 线性旱地 线性城镇用地 指数农居点 线性其他建设用地 指数道路 指数铁路 指数表生境类型对威胁因子的敏感度土地利用类型生境适宜度威胁源敏感度水田旱地城镇用地农居点其他建设用地道路铁路水田 旱地 有林地 灌木 疏林地
10、其他林地 高覆盖草地 中覆盖草地 低覆盖草地 河渠 湖泊 水库坑塘 滩地 城镇用地农居点其他建设用地沼泽 裸岩 结果分析 土地利用变化根据 、年三期土地利用数据得到昆明市土地利用变化情况（表、表），昆明市 年，草地、耕地、林地为主要转出类型，面积分别为 、，分别减少 、，水域面积减少 ，建设用地增加 。年，除建设用地面积有增长外，其余用地类型面积均有减少，新 增 建 设 用 地 中 由 耕 地 转 入，面 积 为 ，来自草地转入，面积为 ，由林地转入。年，建设用地新增 ，草地、耕地、林地为主要转出类型，面积分别减少了 、，水域面积增加了 ，耕 地转 出 面积最 大，为 ，占转入面积的 ，主要转
11、出为建设用地，草地及林地转换大致均衡，由土地利用转出面积倍增可见此阶段土地利用强度增大。总体来看，年间，草地、耕地及林地间相互转化及建设用地 扩 张 是 土 地 类 型 转 移 的 主 要 特 征，相 较 于 年，年 耕 地 面 积 减 少 幅 度 最 大，减 少 。建设用地共增加 ，耕地、草地及林地是建设用地的主要转入类型。年昆明市人口上升至 万人，与 年相比，增长 ，总值达 亿元，城市功能核心区常住人口约 万人，占总人口的 ，人口增加导致对土地利用开发强度提升，造成土地利用类型变化显著，经济快速发展带动城镇化速度加快，建设用地面积持续增加。生境退化度时空演变结果生境退化度指数反映研究区内生
12、境类型受威胁因子影响程度大小，指数越高表明生境类型受影响越大，生境退化越严重。利用 中自然断点法将 模型计算所得生境退化度划分为基本不变（）、轻度退化（）、中度退化（）和高度退化（，以上）个层级。从时间变化来看（表、图），年，昆明市生境质量属高度退化层级部分未发生明显变化；中度退化生境呈先升后降趋势；轻度退化生境面积逐年下降；基本不变生境面积在 年、年变化幅度较小，年上升至。年，嵩明县、宜良县、石林县生境退化度由高度退化向基本不变层级发展，使得中度退化生境面积下降。从空间王晨阳，等：基于土地利用变化的昆明市生境质量演变研究生态文明建设：自然与生态尺度看（图），研究期间高度退化生境主要分布于昆明
13、市南部主城区周围及嵩明县、宜良县、石林县建设区域内。滇池流域生境变化明显，由轻度退化向中度退化发展，结合土地利用转移结果来看，该结果是由于研究期间区域土地利用强度逐渐提升，建设用地面积向外扩张，导致生境高度退化区域向外蔓延，主城区内生境呈基本不变状态；北部寻甸县、禄劝县、东川区及安宁市、宜良县、石林县边缘区域生境退化度基本不变，该区域内受人类活动影响较小且用地类型以林地、草地为主，生态结构较稳定，恢复能力强；中度退化生境主要分布于晋宁区、安宁市、石林县及宜良县，其余辖区内中度退化生境呈点片状分布，是由于此区域内土地利用类型以耕地、水域为主，受人类活动影响程度相对较小，距离建成区较近的耕地、水域
14、易受到建设用地扩张等因素影响向高度退化发展。表 年研究区土地利用转移矩阵 年地类草地耕地建设用地林地水域未利用地总计流出合计 年草地 耕地 建设用地 林地 水域 未利用地 总计 流入合计 表 年研究区土地利用转移矩阵 年地类草地耕地建设用地林地水域未利用地总计流出合计 年草地 耕地 建设用地 林地 水域 未利用地 总计 流入合计 表 年研究区生境质量退化度变化情况生境质量退化等级指数区间 年面积 占比 年面积 占比 年面积 占比基本不变 轻度退化 中度退化 高度退化 图 年研究区生境退化度空间分布示意 年 月绿 色 科 技（）第 期 生境质量时空演变结果使用 模型评估得到 、年生境质量（图），
15、按自然间断点法将运算结果划分为低质量（）、较低质量（）、中质量（）、较高质量（）和高质量（）个层级，并统计得到不同层级生境质量变化情况（表）。从时间尺度来看，年，低质量及较低质量生境栅格个数均呈现增长趋势，低质量生境变化幅度较大，栅格变化率分别为 和 ；中质量生境变化幅度不大，较高质量及高质量生境呈现下降趋势，分别占 年栅格数的 、和 。从空间尺度看，昆明市生境质量分布不均衡，大部分区域以中质量生境为主，高质量及较高质量生境聚集分布于昆明市北部寻甸县、禄劝县、东川区、嵩明县西部及西山区、晋宁区、石林县、宜良县、安宁市边缘区域，中心城区以低质量及较低质量生境为主。从生境类型看，高质量生境以林地为
16、主要用地类型，较高质量及中质量生境以草地、水域为主，低质量及较低质量生境以建设用地及耕地为主要用地类型。昆明市受地形地貌、海拔、坡度、土壤等因素影响，北部地形起伏变化较大，林地、草地为主要用地类型，北部生境质量整体较高；南部地形相对平坦，城市建设等人类活动强度较大，导致土地利用间转换频繁，生境质量整体较低。研究期间，以建设用地及耕地为主的低质量生境上升了 ，以林地、草地、水域为主要用地类型的较高质量及高质量生境逐渐下降，且以高质量生境为主要下降类型。主城区范围内低质量生境占比逐渐升高，较低质量生境逐渐向外围扩散，其中 年主城区低质量及较低质量生境变化范围不大，年低质量及较低质量生境变化范围明显。表 年研究区生境质量变化情况生境质量等级指数区间 年栅格个数占比 年栅格个数占比 年栅格个数占比 栅格变化率低质量 较低质量 中质量 较高质量 高质量 图 年研究区生境质量空间分布示意 年生境质量变化趋势与此阶段内人口增长、经济发展特点较吻合，昆明市北部多为山地，人口分布较少，用地类型以林地、草地为主，受人类活动影响较小，生境质量相对较高；昆明市南部主城区、安宁市为主要城市规划区，随着城市化进程
